2021年全國(guó)高中物理奧林匹克競(jìng)賽試卷及答案

高中物理競(jìng)賽試卷．一、選取題．本題共5小題，每小題6分．在每小題給出4個(gè)項(xiàng)中，有小題只有一項(xiàng)符合題意，有小題有多項(xiàng)符合題意．把符合題意選項(xiàng)前面英文字母寫(xiě)在每小題背面方括號(hào)內(nèi)．所有選對(duì)得6分，選對(duì)但不全得3分，有選錯(cuò)或不答得0分．（6分）一線(xiàn)膨脹系數(shù)為a正立方體物塊，當(dāng)膨脹量較小時(shí)，其體膨脹系數(shù)等于A.aA.aB.ai/3C.a3D.3a（6分）按如下原理制作一桿可直接測(cè)量液體密度秤，稱(chēng)為密度秤，其外形和普通桿秤差不多，裝秤鉤地方吊著一體積為1cm3較重疊金塊，桿上有表達(dá)液體密度數(shù)值刻度，當(dāng)秤砣放在Q點(diǎn)處時(shí)秤桿正好平衡,如圖所示.當(dāng)合金塊完全浸沒(méi)在待測(cè)密度液體中時(shí)，移動(dòng)秤砣懸掛點(diǎn)，直至秤桿正好重新平衡，便可直接在桿秤上讀出液體密度，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤是A?密度秤零點(diǎn)刻度在Q點(diǎn)秤桿上密度讀數(shù)較大刻度在較小刻度左邊C?密度秤刻度都在Q點(diǎn)右側(cè)D?密度秤刻度都在Q點(diǎn)左側(cè)（6分）一列簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸正向傳播，兩質(zhì)點(diǎn)P］和p2平衡位置在x軸上，它們相距60cm,當(dāng)打質(zhì)點(diǎn)在平衡位置處向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，P2質(zhì)點(diǎn)處在波谷位置，若波傳播速度為24m/s，則該波頻率也許為50Hz門(mén)匕60Hz400Hz410Hz（6分）電磁驅(qū)動(dòng)是與炮彈發(fā)射、航空母艦上飛機(jī)彈射起飛關(guān)于一種新型驅(qū)動(dòng)方<-.二式.電磁驅(qū)動(dòng)原理如圖所示，當(dāng)直流電流突然加到一固定線(xiàn)圈上，可以將置于線(xiàn)圈上環(huán)彈射出去.當(dāng)前同一種固定線(xiàn)圈上，先后置有分別用銅、鋁和硅制成形狀、大小和橫截面積均相似三種環(huán)，當(dāng)電流突然接通時(shí)，它們所受到推力分別為J、F2和F3。若環(huán)重力可忽視，下列說(shuō)法對(duì)的是

A.F1>F2>F3B.F2>F3>F1C.F3>F2>F1D.F1=F2=F3（6分）質(zhì)量為mAA球，以某一速度沿光滑水平面向靜止B球運(yùn)動(dòng)，并與B球發(fā)生彈性正碰，假設(shè)B球質(zhì)量mB可選用為不同值，則當(dāng)mB=mA時(shí)，碰后B球速度最大當(dāng)mB=mA時(shí)，碰后B球動(dòng)能最大在保持mB>mA條件下，叫越小，碰后B球速度越大在保持mB<mA條件下，mB越大，碰后B球動(dòng)量越大二、填空題.把答案填在題中橫線(xiàn)上.只要給出成果，不需寫(xiě)出求得成果過(guò)程.（10分）用國(guó)標(biāo)一級(jí)螺旋測(cè)微器（直標(biāo)度尺最小分度為0.5mm,絲桿螺距為0.5mm,套管上分為50格刻度）測(cè)量小球直徑.測(cè)微器初讀數(shù)如圖（a）歷示，其值為mm，測(cè)量時(shí)如圖（b）所示，其值為mm,測(cè)得小球直徑d=mm.團(tuán)（b）團(tuán)（b）（10分）為了緩和都市交通擁堵問(wèn)題，杭州交通部門(mén)在禁止行人步行十字路口增設(shè)“直行待行區(qū)”（行人可從天橋或地下過(guò)道過(guò)馬路），如圖十宇躋口所示，當(dāng)其她車(chē)道車(chē)輛右拐時(shí)，直行道上車(chē)輛可以提邁進(jìn)入“直行待行區(qū)”；當(dāng)直行綠燈亮起時(shí)，可從“直行待行區(qū)”直行通過(guò)十字路口.假設(shè)某十字路口限速50km/h,“直行待行區(qū)”長(zhǎng)度為12m，從提示進(jìn)入“直行待行區(qū)”到直行綠燈亮起時(shí)間為4s.如果某汽車(chē)司機(jī)看到上述提示時(shí)及時(shí)從停車(chē)線(xiàn)由靜止開(kāi)始勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)到“直行待行區(qū)”前端虛線(xiàn)處正好直行綠燈亮起，汽車(chē)總質(zhì)量為1.5t,汽車(chē)運(yùn)動(dòng)中受到阻力恒為車(chē)重0.1倍，則該汽車(chē)行駛加速度為；在這4s內(nèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)所做功為重力加速度大小取10m/s2）

8（10分）如圖所示，兩個(gè)薄透鏡L］和L2共軸放置.已知L1焦距J=f,L2焦距f2=-f，兩透鏡間距離也是f，小物體位于物面P上，物距u1=3f⑴小物體通過(guò)這兩個(gè)透鏡成像在l2邊，到l2距離為,是像（填“實(shí)”或“虛”）、像（填“正”或“倒”），放大率為（2）現(xiàn)把兩個(gè)透鏡位置調(diào)換，若還要使給定原物體在原像處成像，兩透鏡作為整體應(yīng)沿光軸向邊移動(dòng)距離這個(gè)新像是像（填“實(shí)”或“虛”）、像（填“正”或“倒”），放大率為（10分）圖中所示氣缸壁是絕熱.缸內(nèi)隔板A是導(dǎo)熱，它固定在缸壁上.活塞B是絕熱，它與缸壁接觸是光滑，但不漏氣.B上方為大氣.A與B之間以及A與缸底之間都盛有nmol同種抱負(fù)氣體.系統(tǒng)在開(kāi)始時(shí)處在平衡狀態(tài)，現(xiàn)通過(guò)電爐絲E對(duì)氣體緩慢加熱.在加熱過(guò)程中,A、B之間氣體經(jīng)歷過(guò)程，A如下氣體經(jīng)歷過(guò)程；氣體溫度每上升1K，A、B之間氣體吸取熱量與A如下氣體凈吸取熱量之差等于.已知普適氣體常量為R.（10分）宇宙空間某區(qū)域有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=1.0X10-9T均勻磁場(chǎng)，既有一電子繞磁力線(xiàn)做螺旋運(yùn)動(dòng).該電子繞磁力線(xiàn)旋轉(zhuǎn)一圈所需時(shí)間間隔為s；若該電子沿磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)速度為1.0X10-2C（c為真空中光速大?。瑒t它在沿磁場(chǎng)方向邁進(jìn)1.0X10-3光年過(guò)程中，繞磁力線(xiàn)轉(zhuǎn)了圈.已知電子電荷量為1.60X10-19C?電子質(zhì)量為9.11X10-31kg.三、計(jì)算題.計(jì)算題解答應(yīng)寫(xiě)出必要文字闡明、方程式和重要演算環(huán)節(jié)，只寫(xiě)出最后成果不能得分.有數(shù)值計(jì)算，答案中必要明確寫(xiě)出數(shù)值和單位.位于玻璃磚上方距玻璃磚上表面為h處.觀測(cè)者在A點(diǎn)附近看到了A點(diǎn)像，A點(diǎn)像到A點(diǎn)距離等于多少？不考慮光經(jīng)玻璃磚上表面反射.位于玻璃磚上方距玻璃磚上表面為h處.觀測(cè)者在A點(diǎn)附近看到了A點(diǎn)像，A點(diǎn)像到A點(diǎn)距離等于多少？不考慮光經(jīng)玻璃磚上表面反射.h（20分）普通電容器兩極板間有多層電介質(zhì)，并有漏電現(xiàn)象．為了探究其規(guī)律性，采用如圖所示簡(jiǎn)樸模型.電容器兩極板面積均為A,其間充有兩層電介質(zhì)1和2,第1層電介質(zhì)介電常數(shù)、電導(dǎo)率（即電阻率倒數(shù)）和厚度分別為8］。］和d］,第2層電介質(zhì)則為&2。2和d2?當(dāng)前兩極板加始終流電壓u,電容器處在穩(wěn)定狀態(tài)．⑴畫(huà)出等效電路圖；A（2）計(jì)算兩層電介質(zhì)所損耗功率；⑶計(jì)算兩介質(zhì)父界面處凈電何量；氐5±提示：布滿(mǎn)漏電電介質(zhì)電容器可視為一不漏電電介質(zhì)理想電容和一純電阻并聯(lián)電路．（20分）如圖所示，一絕緣容器內(nèi)部為立方體空腔，其長(zhǎng)和寬分別為a和b,厚度為d,其兩側(cè)等高處裝有兩根與大氣相通玻璃管（可用來(lái)測(cè)量液體兩側(cè)壓強(qiáng)差）.容器內(nèi)裝滿(mǎn)密度為P導(dǎo)電液體，容器上下兩端裝有鉑電極A和C,這樣就構(gòu)成了一種液體電阻.該液體電阻置于一方向與容器厚度方向平行均勻恒定磁感應(yīng)強(qiáng)度為B磁場(chǎng)中，并通過(guò)開(kāi)關(guān)K接在一電動(dòng)勢(shì)為&應(yīng)強(qiáng)度為B磁場(chǎng)中，并通過(guò)開(kāi)關(guān)K接在一電動(dòng)勢(shì)為&兩端.閉合開(kāi)關(guān).若穩(wěn)定期兩側(cè)玻璃管中液面高度差液體電導(dǎo)率。重力加速度大小為g.內(nèi)阻為r電池為h,求導(dǎo)電14.（20分）1mol抱負(fù)氣體經(jīng)歷一循環(huán)過(guò)程1-2-3-1,如p-T圖示所示，過(guò)程1-2是等壓過(guò)程，過(guò)程3-1是通過(guò)p-T圖原點(diǎn)直線(xiàn)上一段，描述過(guò)程2-3方程為c1p2+c2p=T式中q和c2都是待定常量，p和T分別是氣體壓強(qiáng)和絕對(duì)溫度.已知，氣體在狀態(tài)1壓強(qiáng)、絕對(duì)溫度分別為P］和匚，氣體在狀態(tài)2絕對(duì)溫度以及在狀態(tài)3壓強(qiáng)和絕對(duì)溫度分別為T(mén)2以及p3和T3?氣體常量R15.（20分）一種3介子飛行時(shí)衰變成靜止質(zhì)量均為m三個(gè)n介子，這三個(gè)n介子動(dòng)量共面，已知：衰變先后介子運(yùn)動(dòng)速度都遠(yuǎn)不大于光在真空中速度C；衰變后三個(gè)n介子動(dòng)能分別為匚、T2和T3，且第一、二個(gè)n介子飛行方向之間夾角為第二、三個(gè)n介子飛行方向之間夾角為e2（如圖所示）；介子動(dòng)能等于介子能量與其靜止時(shí)能量（即其靜止質(zhì)量與C2乘積）之差，求3介子在衰變前瞬間飛行方向（用其飛行方向與衰變后第二個(gè)介子飛行方向夾角即圖中確表達(dá)）及其靜止質(zhì)量.16.（25分）一圓盤(pán)沿順時(shí)針?lè)较蚶@過(guò)圓盤(pán)中心0并與盤(pán)面垂直固定水平轉(zhuǎn)軸以勻角速度3=4.43rad/s轉(zhuǎn)動(dòng).圓盤(pán)半徑r=1.00m，圓盤(pán)正上方有一水平天花板.設(shè)圓盤(pán)邊沿各處始終有水滴被甩出，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)天花板上只有一點(diǎn)處有水.取重力加速度大小g=9.80m/s2.求（1）天花板相對(duì)于圓盤(pán)中心軸0點(diǎn)高度；（2）天花板上有水那一點(diǎn)位置坐標(biāo)．第同全國(guó)中學(xué)生物項(xiàng)竟舞預(yù)農(nóng)過(guò)卷J在恫沖毆自出的?十竝現(xiàn)電”盤(pán)曲卅■譴莉-瑕尊甘見(jiàn)立r巫魄創(chuàng)事US■科矗?■匹可含51■的蠱毋田住前戛文孚咼耳稈垢心■SHT的士垢論冇削常乜JT.JlJIEl^mfl1并■荷責(zé)M咸喬音的帶1丿5>LfDJ(i.[￡h3，【血】i4J扎臥S-ClKpl二■訊電■中的net上只豪豈曲帆■.年衛(wèi)耳出車(chē)悴圧?齣池程，t.(??>]售畫(huà);：3J?177I-]-TJ^nHt,3L?-m-J.r^rrnnrH書(shū)H牝總也悄_下《3址*廿j7N的MLS-.^,乞張：罷"1BU+S*LtlO?O：C-/>益剛.h卑空I骨Ig&.=/.T.H,)旬護(hù)i必<IHJ旁〉幕審：^fK.lfri2^1tJ.t|<Ltlfi#■/mcitwHj1.sij-Lzttra計(jì)曲命■的立甲宜剛、方曷工川■■韻?K毎■/只耳出?麻魁■耐？FU■井寵■■甘?IT布席中葺程副■■焉出蚣世尊豊世?*h(>3#■)UA-ItNF,■■■IB*』EkriM^KHH|■if申wp2u1*fcjufc(?r?議>貳呻*H旳?耳齡佢關(guān)亀吐?抵宜?￥41??0??0H9Q炷±.*易事=?二：J7&s?9wHNet-yHAEn??：m9$,A?r;Lv￡w;=x￡?HWUHXSA営?■s-311?-丄、*A?wbA;3?A?MAsr3*?￥=*」A小二pss(ozj孑這￡?fuG￡c4?$>li2*3滬w*ik2ikM**JUQ;d?q?卩殳AYsz斗策學(xué)至〒總<2-%*吋監(jiān)n>-Fffi4<±Jlff2.jjt吋監(jiān)n>-Fffi4<±Jlff2.jjt以（ft,r3）w（加FJ吋監(jiān)n>-Fffi4<±Jlff2.jjt吋監(jiān)n>-Fffi4<±Jlff2.jjt以（ft,r3）w（加FJ購(gòu)尼介Wr5f?iK+t的沖珥俺■為Q"■転％7；sfJ?憚分標(biāo)復(fù)：肅（1）何4力.（R^llifl??f940■矢的.tun止越）??（?）聞9旅①?③3C各、,h?<?閨7仇，,琢各士外.⑥式3分.tl（20份）沿E電也4?廈/的力的廉樁杞廈為-tMMH受疑購(gòu)安M力大小丸：F.5“???#!ifc^KW血圧fl^r-生的壓力丈m、為由能平力向上力的'T■條杵旬共中rti以上各廠Hi鷲丙?鐘分標(biāo)加?aft：4分?za①5試％3分.磁4分.14.（20《丨）設(shè)5體在秋走,（“I.ZW3）F的fsa.體!HfOtfttfaiflE分34為a?I.ID%*<ift?G

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